Оптоэлектрон технологиянең тиз үсеше белән, ярымүткәргеч лазерлар элемтә, медицина җиһазлары, лазер диапазоны, сәнәгать эшкәртү, кулланучылар электроникасы кебек өлкәләрдә киң кулланылыш таптылар. Бу технологиянең үзәгендә PN чишелеше тора, ул мөһим роль уйный - яктылык чыгару чыганагы гына түгел, җайланма эшенең нигезе дә. Бу мәкалә ярымүткәргеч лазерларда PN чишелешенең структурасы, принциплары, төп функцияләре турында төгәл һәм кыскача күзәтү ясый.
1. PN чишелеше нәрсә ул?
PN тоташуы - P тибындагы ярымүткәргеч белән N тибындагы ярымүткәргеч арасында формалашкан интерфейс:
П тибындагы ярымүткәргеч бор (В) кебек аккредитация пычраклары белән допедланган, тишекләрне күпчелек корылма йөртүче итә.
N тибындагы ярымүткәргеч донор пычраклары белән допедланган, мәсәлән, фосфор (P), электроннарны күпчелек йөртүче итә.
P тибындагы һәм N тибындагы материаллар контактка кертелгәч, N-регионнан электроннар P-регионга таралалар, һәм P-төбәктәге тишекләр N-регионга таралалар. Бу диффузия бетү өлкәсен барлыкка китерә, анда электроннар һәм тишекләр берләшә, корылма ионнарын калдырып, эчке электр кырын барлыкка китерә, урнаштырылган потенциаль киртә дип атала.
2. Лазерларда PN чишелешенең роле
(1) Оператор инъекциясе
Лазер эшләгәндә, PN тоташуы алга таба ике яклы: P-төбәк уңай көчәнешкә, N-төбәк тискәре көчәнешкә тоташтырылган. Бу эчке электр кырын юкка чыгара, электроннарны һәм тишекләрне рекомбинацияләнергә мөмкин булган чишелешкә актив төбәккә кертергә мөмкинлек бирә.
(2) Яктылык эмиссиясе: стимуллаштырылган эмиссиянең килеп чыгышы
Актив төбәктә инъекцияләнгән электроннар һәм тишекләр рекомбинацияләнә һәм фотоннарны чыгаралар. Башта, бу процесс үз-үзеннән эмиссия, ләкин фотон тыгызлыгы арта барган саен, фотоннар электрон тишек рекомбинациясен стимуллаштыра ала, шул ук этап, юнәлеш һәм энергия белән өстәмә фотоннарны чыгарып җибәрә - бу эмиссияне стимуллаштыра.
Бу процесс лазерның нигезен тәшкил итә (Радиациянең стимуллаштырылган эмиссиясе белән җиңел көчәйтү).
(3) Лазер чыгу формасын табу һәм резонант куышлыклары
Стимуллаштырылган эмиссияне көчәйтү өчен, ярымүткәргеч лазерларга PN чишелешенең ике ягында резонант куышлыклар керә. Кыр чыгаручы лазерларда, мәсәлән, таратылган Браг Рефлекторлары (DBR) яки көзге каплагычлар ярдәмендә яктылыкны артка һәм артка чагылдыру өчен ирешеп була. Бу көйләү яктылыкның дулкын озынлыкларын көчәйтергә мөмкинлек бирә, ахыр чиктә югары эзлекле һәм юнәлешле лазер чыгуына китерә.
3. PN чишелеш структуралары һәм дизайн оптимизациясе
Ярымүткәргеч лазер төренә карап, PN структурасы төрле булырга мөмкин:
Бер Гетерожункция (SH):
П-регион, N-регион һәм актив төбәк бер үк материалдан эшләнгән. Рекомбинация өлкәсе киң һәм аз эффектив.
Ике Гетерожункция (DH):
Тар тасма актив катлам P- һәм N-регионнар арасында сандугачланган. Бу операторларны да, фотоннарны да чикли, эффективлыкны сизелерлек күтәрә.
Квант кое структурасы:
Квант чикләү эффектларын булдыру, чик чикләрен яхшырту һәм модуляция тизлеген яхшырту өчен ультра-нечкә актив катлам куллана.
Бу структуралар барысы да PN тоташу төбәгендә ташучы инъекция, рекомбинация һәм яктылык чыгару эффективлыгын күтәрү өчен эшләнгән.
4. Йомгаклау
PN чишелеше чыннан да ярымүткәргеч лазерның "йөрәге". Аның операторларны алга таба икеләтү сәләте лазер ясау өчен төп этәргеч. Структур дизайннан һәм материал сайлаудан алып фотон контроленә кадәр, бөтен лазер җайланмасының эше PN чишелешен оптимальләштерү тирәсендә әйләнә.
Оптоэлектрон технологияләр алга барган саен, PN тоташу физикасын тирәнрәк аңлау лазер эшләрен көчәйтеп кенә калмый, киләсе буын югары көчле, югары тизлекле һәм аз чыгымлы ярымүткәргеч лазер үсеше өчен ныклы нигез сала.
Пост вакыты: 28-2025 май